本技术涉及电子电路,尤其涉及一种降压转换电路及相关芯片。
背景技术:
1、电子设备一般由片上系统(system on chip,soc),电源管理单元(powermanagement unit,pmu),和电池等器件组成。其中,电源管理单元可用于连接片上系统,电池等器件。由于片上系统中存在多个大小不同的负载,导致片上系统中多个负载的工作电压存在差异,且在大多数情况下,负载的工作电压远低于电池所提供的供电电压。因此,电池无法直接为片上系统进行供电。为解决该问题,可在电源管理单元中集成多输出降压转换电路(也可以称为多路降压转换电路),且每路降压转换电路都可以与至少一个负载相连接,为负载进行供电。具体的,电源管理单元可以接收电池的输入,并通过多输出降压转换电路中每路降压转换电路所对应的负载所需的工作电压对供电电压分别进行降压处理,从而确保片上系统中的不同负载能够在各自的工作电压下正常工作。在实际应用过程中,多输出降压转换电路在进行电源降压转换时存在导通损耗和开关损耗,降低了电源管理单元的转换效率。但随着科技高速发展,片上系统的功耗越来越大,对电源管理单元的转换效率提出了更高的要求。
2、因此,如何提供一种降压转换电路及相关芯片,以提升电源管理单元的输出转换效率,是亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本技术实施例所要解决的技术问题在于,提供一种降压转换电路及相关芯片,以提升降压转换电路的输出转换效率。
2、第一方面,本技术实施案例提供一种降压转换电路,所述降压转换电路包括第一开关,第二开关,电容和并联的n个降压子电路,所述n个降压子电路中的每个降压子电路包括第一输入端,第二输入端和输出端,n为大于1的整数,其中,所述第一开关的第一端与电源连接,所述第一开关的第二端与所述电容的第一端以及每个所述降压子电路中的所述第一输入端连接;所述第二开关的第一端与地连接,所述第二开关的第二端与所述电容的第二端以及所每个所述降压子电路中的所述第二输入端连接;每个所述降压子电路中的所述输出端与负载模块连接。
3、本技术实施例中,在降压转换电路中增加一个电容,电容和n个降压子电路可以共同对电源的供电电压进行降压处理,提升转换效率。具体的,电容可以与并联的n个降压子电路串联,工作状态中电容可以先对电源提供的供电电压进行降压处理,然后降压子电路可根据负载模块的工作电压再进行降压处理,并通过输出端为负载模块供电。由于电容在降压转换电路中起到了分压的作用,可以降低对降压子电路降压能力的要求,即对降压子电路中储能元器件的选型参数要求降低,工作中储能元器件的导通损耗也会降低,从而转换效率升高。此外,降压转换电路中的电路结构可以集成在芯片上,电容可以通过芯片的外接管脚接入芯片,由于n个降压子电路共用一个电容进行分压,避免一个降压子电路需要串联一个电容进行分压,导致芯片面积和外接管脚数量过度增加的问题,从而优化了芯片设计。
4、在一些实施例中,所述n个降压子电路中的每个降压子电路包括第三开关,第四开关,第五开关和电感,其中,所述第三开关的第一端为所述每个降压子电路的所述第一输入端,所述第三开关的第二端连接所述第四开关的第一端,所述第五开关的第一端,以及所述电感的第一端;所述第四开关的第二端为所述每个降压子电路的所述第二输入端;所述第五开关的第二端与地连接;所述电感的第二端为所述每个降压子电路的所述输出端。
5、在本技术实施例中,降压转换电路处于工作状态时,若降压子电路中的第三开关处于导通状态,则电流可以通过第一输入端流入电感;若降压子电路中的第四开关处于导通状态,则电流可以通过第二输入端流入电感;若降压子电路中的第五开关处于导通状态,电感可以将存储的电量通过输出端输出至负载模块。电感为储能元器件,电感具有阻碍电流突变的特性,在电源供电或是电容供电阶段,电感会阻碍电流突变,进行储能从而实现降压的目的。由于电容在降压转换电路中起到了分压的作用,可以降低对降压子电路降压能力的要求,即对降压子电路中电感的选型参数要求降低,工作中电感的导通损耗也会降低,从而转换效率升高。
6、在一些实施例中,所述降压转换电路的一个工作周期依次包括第一状态、第二状态、第三状态和所述第二状态。
7、在本技术实施例中,降压转换电路中包括第一开关,第二开关,n个第三开关,n个第四开关,n个第五开关,降压转换电路在工作状态中,可以通过控制各个开关元器件形成不同的通路,以进入不同的供电状态。第一状态可以理解为电源供电状态;第二状态可以理解为电感供电状态;第三状态可以理解为电容供电状态。降压转换电路在第一状态中可以通过电容和电感充电降低电源的供电电压;在第二状态中电源未接入,由于电感可以阻碍电流突变,因此电感会将存储的电量释放,维持负载模块的工作电压;第三状态中,电容与电感可以串联,电容释放存储的电量,电感阻碍电流突变,进行充电,维持负载模块的工作电压。由于,降压转换电路需要依次进入第一状态,第二状态,第三状态,和第二状态,电容起到了分压的作用,降压子电路中的电感一次所需存储的电量减少,因此对电感的选型参数要求降低,工作中电感的导通损耗也会降低,从而转换效率升高。
8、在一些实施例中,在所述第一状态下,所述第一开关和任一降压子电路中的所述第四开关处于导通状态,所述第二开关,和所述任一降压子电路中的所述第三开关和所述第五开关处于关断状态。
9、在本技术实施例中,通过控制第一开关和目标降压子电路(可以为n个降压子电路中的任一降压子电路)中的第四开关处于导通状态,且第二开关和目标降压子电路中的第三开关、第五开关处于关断状态,使得电源,电容,目标降压子电路中的电感,负载模块串联。在第一状态下,电源放电,电容和电感充电,电流通过目标降压子电路的第二输入端流入,通过输出端流向负载模块。由于,在第一状态中电容起到了分压的作用,电感一次所需存储的电量减少,因此对电感的选型参数要求降低,工作中电感的导通损耗也会降低,从而转换效率升高。
10、在一些实施例中,在所述第二状态下,所述任一降压子电路中的所述第五开关处于导通状态,所述第一开关,所述第二开关,和所述任一降压子电路中的所述第三开关和所述第四开关处于关断状态。
11、在本技术实施例中,通过控制目标降压子电路中的第五开关处于导通状态,且第一开关、第二开关、目标降压子电路中的第三开关、第四开关处于关断状态,使得电感与负载模块串联。在第二状态,电源和电容未接入电路,电感放电。在第二状态中,电感一次所需存储或一次所需释放的电量减少,因此对电感的选型参数要求降低,工作中电感的导通损耗也会降低,从而转换效率升高。
12、在一些实施例中,在所述第三状态下,所述第二开关和所述任一降压子电路中的所述第三开关处于导通状态,所述第一开关,和所述任一降压子电路中的所述第四开关和所述第五开关处于关断状态。
13、在本技术实施例中,通过控制第二开关和目标降压子电路中的第三开关处于导通状态,且第一开关和目标降压子电路中的第四开关,第五开关处于关断状态,使得电容和电感、负载模块串联。在第三状态下,电容放电,电感充电,电流通过第一输入端流入目标降压子电路,通过输出端流向负载模块。由于,在第一状态中电容起到了分压的作用,电感一次所需存储或一次所需释放的电量减少,因此对电感的选型参数要求降低,工作中电感的导通损耗也会降低,从而转换效率升高。
14、第二方面,本技术实施案例提供一种供电系统,所述供电系统包括上述第一方面中任一所述的至少两个降压转换电路,所述至少两个降压转换电路并联,所述至少两个降压转换电路连接在电源和负载模块之间。
15、在本技术实施例中,多个降压转换电路可以共同为负载模块供电,以为负载模块输出更大的电流。
16、第三方面,本技术实施案例提供一种电子设备,所述电子设备包括如上述第二方面中所述的供电系统和负载模块,所述负载模块包括至少m个负载,所述至少两个降压转换电路包括第一降压转换电路和第二降压转换电路,所述第一降压转换电路中的第一降压子电路的输出端和所述第二降压转换电路中的第二降压子电路的输出端与所述m个负载中的同一个负载连接,m为大于1的整数。
17、在本技术实施例中,多个降压转换电路可以共同为负载模块中的同一个负载进行供电,以为负载输出更大的电流。
18、第四方面,本技术实施案例提供一种电源管理芯片,所述电源管理芯片包括第一开关,第二开关,第一电容管脚,第二电容管脚和并联的n个功率级开关组,所述n个功率级开关组中的每个功率级开关组包括第一输入端,第二输入端和输出端,n为大于1的整数,其中,所述第一开关的第一端与电源连接,所述第一开关的第二端与所述第一电容管脚以及每个所述功率级开关组中的所述第一输入端连接;所述第二开关的第一端与地连接,所述第二开关的第二端与所述第二电容管脚以及所每个所述功率级开关组中的所述第二输入端连接;每个所述功率级开关组中的所述输出端与电感连接;所述第一电容管脚和所述第二电容管脚用于连接电容。
19、在一些实施例中,所述n个功率级开关组中的每个功率级开关组包括第三开关,第四开关和第五开关,其中,所述第三开关的第一端为所述每个功率级开关组的所述第一输入端,所述第三开关的第二端为所述每个功率级开关组的所述输出端;所述第四开关的第一端为所述每个功率级开关组的所述输出端,所述第四开关的第二端为所述每个功率级开关组的所述第二输入端;所述第五开关的第一端为所述每个功率级开关组的所述输出端,所述第五开关的第二端与地连接。
1.一种降压转换电路,其特征在于,所述降压转换电路包括第一开关,第二开关,电容和并联的n个降压子电路,所述n个降压子电路中的每个降压子电路包括第一输入端,第二输入端和输出端,n为大于1的整数,其中,
2.如权利要求1所述的降压转换电路,其特征在于,所述n个降压子电路中的每个降压子电路包括第三开关,第四开关,第五开关和电感,其中,
3.如权利要求1或2所述的降压转换电路,其特征在于,所述降压转换电路的一个工作周期依次包括第一状态、第二状态、第三状态和所述第二状态。
4.如权利要求3所述的降压转换电路,其特征在于,在所述第一状态下,所述第一开关和任一降压子电路中的所述第四开关处于导通状态,所述第二开关,和所述任一降压子电路中的所述第三开关和所述第五开关处于关断状态。
5.如权利要求3或4所述的降压转换电路,其特征在于,在所述第二状态下,所述任一降压子电路中的所述第五开关处于导通状态,所述第一开关,所述第二开关,和所述任一降压子电路中的所述第三开关和所述第四开关处于关断状态。
6.如权利要求3-5任一所述的降压转换电路,其特征在于,在所述第三状态下,所述第二开关和所述任一降压子电路中的所述第三开关处于导通状态,所述第一开关,和所述任一降压子电路中的所述第四开关和所述第五开关处于关断状态。
7.一种供电系统,其特征在于,所述供电系统包括如权利要求1-6任一所述的至少两个降压转换电路,所述至少两个降压转换电路并联,所述至少两个降压转换电路连接在电源和负载模块之间。
8.一种电子设备,其特征在于,所述电子设备包括如权利要求7所述的供电系统和负载模块,所述负载模块包括至少m个负载,所述至少两个降压转换电路包括第一降压转换电路和第二降压转换电路,所述第一降压转换电路中的第一降压子电路的输出端和所述第二降压转换电路中的第二降压子电路的输出端与所述m个负载中的同一个负载连接,m为大于1的整数。
9.一种电源管理芯片,其特征在于,所述电源管理芯片包括第一开关,第二开关,第一电容管脚,第二电容管脚和并联的n个功率级开关组,所述n个功率级开关组中的每个功率级开关组包括第一输入端,第二输入端和输出端,n为大于1的整数,其中,
10.如权利要求9所述的电源管理芯片,其特征在于,所述n个功率级开关组中的每个功率级开关组包括第三开关,第四开关和第五开关,其中,
